Top 5 des plastiques résistants aux UV pour une durabilité durable

Tout comme la peau humaine, les plastiques sont sujets aux dommages UV. Lors de la conception de composants, vous devriez anticiper les effets de la corrosion UV et préparer vos matériaux à gérer le soleil agressif. Heureusement, il existe de nombreuses façons d'augmenter la résistance UV d'un matériau.

La résistance UV fait référence à la capacité d'un matériau à éviter la dégradation causée par l'absorption des rayonnements UV. Les rayons UV du soleil brisent les liaisons chimiques dans les polymères, provoquant l'usure et la désintégration des plastiques au fil du temps. C'est ce qu'on appelle la photodégradation.

La photodégradation peut causer une décoloration (en particulier le jaunissement ou le blanchiment connu sous le nom de « chalking »), contribuant à la perte de résistance aux chocs et à la traction et rendant les plastiques fragiles et sujets aux fissures ou à la rupture. Les dommages UV affectent également négativement l'allongement, qui est la capacité d'un matériau à résister aux changements avant une déformation irréversible.

Votre matériau aura besoin de plus ou moins de résistance UV en fonction de l'application de votre produit et d'autres exigences du projet. Comme prévu, les composants pour une utilisation en extérieur et les applications industrielles nécessitent généralement une résistance UV plus élevée afin de maintenir une qualité et une performance optimales.

Cinq plastiques à haute résistance UV

Avant de plonger dans les plastiques qui résistent le mieux aux rayons du soleil, il est important de comprendre que presque aucun matériau n'est complètement résistant aux UV. Différents matériaux peuvent offrir des degrés variables de résistance UV, mais la plupart des plastiques nécessitent des stabilisateurs ou des additifs pour améliorer la résistance UV. Comme mentionné ci-dessus, les composants pour applications extérieures – tels que les films de serre, les cadres de fenêtres, les pièces automobiles et les sièges de stade – sont les plus sensibles aux rayonnements UV et à la photodégradation à long terme.

Sans plus tarder, voici notre liste des cinq meilleurs plastiques résistants aux UV :

Acrylique

L'acrylique fait partie des rares matériaux de fabrication qui sont intrinsèquement résistants aux UV. C'est un plastique transparent qui subit aussi peu que 3 % de dégradation sur une période de 10 ans lorsqu'il est utilisé dans des applications extérieures. L'acrylique offre également une bonne résistance aux rayures, ce qui en fait un excellent choix pour une utilisation à long terme.

L'acrylique est un choix populaire pour les panneaux et affichages extérieurs, les luminaires, les panneaux décoratifs et les lentilles colorées. Malheureusement, l'acrylique n'est pas très résistant – en fait, l'acrylique est si rigide et cassant qu'il est rarement utilisé pour des pièces portantes ou des pièces nécessitant une durabilité à long terme. Mais pour certains composants, la résistance UV de l'acrylique en fait un investissement rentable.

Polyéthylène haute densité (PEHD)

Le PEHD est un thermoplastique souvent utilisé dans les équipements de jeux en raison de ses qualités durables mais douces. Il fond et se moule facilement en formes, et contrairement aux autres thermoplastiques, ne forme pas de bords tranchants et dangereux lorsqu'il se casse.

Le PEHD est extrêmement résistant aux acides, aux alcools et aux bases, et peut même repousser les graffitis. Cela, avec sa protection féroce contre la photodégradation, fait du PEHD un excellent candidat pour les infrastructures en plein air, les contenants, les jouets en plastique, le mobilier extérieur et les tuyaux. Bien que le PEHD soit dur et difficile à user, il n'est que quelque peu plus résistant que l'acrylique et n'est donc pas bien adapté aux applications à haute pression.

Polycarbonate

Le polycarbonate est incroyablement résistant aux chocs, et est bien plus résistant que le PEHD. De plus, il offre une transparence comparable à l'acrylique. Le polycarbonate est également tolérant aux fluctuations majeures de température. Ces facteurs font du polycarbonate un matériau idéal pour une utilisation dans des produits lourds tels que les casques, les lunettes et écrans de sécurité, les fenêtres de sécurité et les contenants.

Bien que le polycarbonate soit solide et durable, il est également plus cher que de nombreux matériaux de cette liste. Cela ne veut pas dire qu'il ne vaut jamais le prix – pour certains composants, la durabilité, la longévité et la résistance UV relative du polycarbonate valent le prix plus élevé.

Polyamide-imide (PAI)

Le PAI est un thermoplastique haute performance offrant une résistance UV exceptionnelle en combinaison avec une bonne malléabilité. Le PAI combine les propriétés du polyamide (nylon) et du polyimide, résultant en un plastique solide, résistant aux produits chimiques avec un point de fusion élevé.

Le PAI a une excellente résistance et rigidité, une résistance à l'usure et des qualités de faible frottement. Pour ces raisons, le PAI est souvent utilisé pour les fils d'aimant, les instruments chirurgicaux et d'autres pièces nécessitant des tolérances serrées et une stabilité dimensionnelle dans le temps. Les PAI sont certainement coûteux, et nécessitent souvent des processus de post-cuisson coûteux pour atteindre leur plein potentiel contre les rayons UV, d'autres produits chimiques et l'usure quotidienne.

Polyfluorure de vinylidène (PVDF)

Le PVDF est un plastique résistant à la lumière UV qui offre une stabilité thermique incroyable, une protection contre l'abrasion et une protection contre les produits chimiques et les rayonnements UV. Il est facile à souder grâce à sa haute résistance à la chaleur.

Le PVDF se décline en deux formes – le PVDF homopolymère offre une résistance, une rigidité et une déflexion thermique plus élevées que le PVDF copolymère, qui est moins rigide mais offre une résistance supérieure aux chocs et aux fissures sous contrainte. Les deux formes de PVDF sont utilisées dans les revêtements de réservoirs chimiques, l'équipement semi-conducteur, et dans des composants comme les raccords, joints, garnitures, buses, tuyauterie, pièces de pompe et de vanne, et plus encore.

Améliorer la résistance UV dans les plastiques

Bien que les plastiques listés ci-dessus offrent divers degrés de résistance aux rayonnements UV, vous pouvez augmenter la résistance UV de ces matériaux et d'autres plastiques en ajoutant des additifs ou des capuchons résistants aux UV pour protéger le polymère de base. Les capuchons, ou joints protecteurs, peuvent aider à limiter les effets de la photodégradation et même améliorer l'apparence de votre matériau, augmentant la longévité du produit et l'esthétique.

Il existe trois principaux types d'additifs résistants aux UV : les bloqueurs, les absorbeurs et les stabilisateurs. Les bloqueurs enrobent les plastiques d'une couche protectrice, les gardant à l'abri des rayonnements UV. Le noir de carbone est un bloqueur fort, efficace et très courant pour les applications extérieures, bloquant les rayons UV à un taux d'environ 2 %. Le dioxyde de titane, un pigment, est également une solution de blocage ou de criblage efficace.

Les absorbeurs sont généralement des composés organiques conçus pour absorber la lumière UV et émettre une longueur d'onde moins nocive, comme la chaleur, à sa place. Deux absorbeurs courants sont les benzophénones et les benzotriazoles. Les benzotriazoles ont une faible influence sur la couleur des matériaux et peuvent être utilisés à de faibles taux de dosage – souvent, les benzotriazoles sont utilisés en conjonction avec l'acrylique et le polycarbonate pour maintenir la transparence. Les benzophénones sont souvent combinées avec le chlorure de polyvinyle (PVC) et les polyoléfines, car ces deux plastiques ne sont pas très résistants à la lumière UV.

Contrairement aux absorbeurs, les stabilisateurs empêchent les liaisons d'un polymère de se rompre en utilisant des techniques chimiques. Ces produits chimiques dissipent le rayonnement UV, produisant des niveaux UV plus bas qui n'attaqueront pas les liaisons chimiques du polymère. Les stabilisateurs de lumière à amine entravée (HALS) sont des absorbeurs courants qui transforment les réactions UV excitées en réactions chimiques stables.

Commencer à fabriquer des pièces avec des plastiques résistants aux UV

Bien qu'aucun plastique ne soit entièrement protégé contre les rayons UV et les rayonnements, de nombreux plastiques offrent d'excellents niveaux de résistance UV qui augmentent la durée de vie, préviennent l'allongement et combattent les effets de la photodégradation tels que le chalking, la perte de résistance et l'augmentation de la fragilité. Il est vital de faire votre diligence raisonnable dans la sélection d'un matériau afin que vous puissiez avoir confiance dans la capacité de votre pièce à fonctionner comme prévu aussi longtemps que possible.

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